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2019. 6. 24. 14:45

시간의 길이는 변한다. 시간 측정의 기준이 되는 대상, 시간을 측정하는 방법에 따라 달라진다. 심지어는 중력에 따라서도 달라지기 때문에, 시간을 측정하는 위치도 영향을 받는다. 시간의 길이가 달라져 정확한 시간을 알 수 없게 되면, 현대 과학이나 첨단 기술은 존재 의미를 잃는다. 그렇기 때문에 정확한 시간을 알 수 있는 ‘기준’이 필요하고, 이러한 기준을 근거로 안정적으로 시간을 알려주는 ‘방법’도 필요하다.

 

정밀한 시간의 측정과 제공은 입자 물리학이나 천문학 같은 순수과학에서부터, 전자 및 통신 등의 공학이나 기술에 이르기까지 다양한 분야에서 절대적이다. 그리고 이러한 과학과 기술을 기반으로 세상에 태어난, 일상생활 속의 수많은 ‘물건’에도 절대적인 영향력을 행사한다. 내비게이션, 스마트폰, 컴퓨터, 인터넷 등 일상생활 속에서 사용하는 수많은 것들 중에는, 정밀하고 정확한 시계가 없었다면 탄생할 수 없었던 것들이 지천이다.

 

마이크로칩테크놀로지의 자회사인 마이크로세미가 새로 출시한 액티브 수소 메이저 방식의 원자시계인 MHM-2020. 기존 모델인 MHM-2010보다 안정성을 향상시키고 관리 편의성을 높인 것이 특징이다.(사진:마이크로칩테크놀로지)

 

마이크로칩테크놀로지의 자회사인 마이크로세미가 새로운 수소 메이저(Hydrogen Maser) 원자시계인 MHM-2020을 출시했다. 기존 모델인 MHM-2010과 비교할 때 장기적인 안정성과 성능을 최대 10배까지 개선하고, 우수한 보안성을 제공하는 네트워크 관리 포트를 이용해 향상된 사용자 경험을 제공하는 것이 장점이라고 마이크로칩테크놀로지는 밝혔다.

 

현재 시간 측정의 표준과 기준으로 사용 되는 것은 세슘 원자 시계다. 1967년 파리에서 개최된  국제도량형총회(CGPM;General Conference on Weights and Measures)에서 세슘(Cs) 원자의 진동수를 시간의 기준으로 삼았다. 세슘 원자는 1초에 91억 9263만 1770번 진동하고, 이것을 1초의 기준으로 삼는다.

 

세슘원자 시계는 하루를 기준으로 할 때 약 1/1,000만 초, 30년에 일초 정도의 오차가 발생하는 것으로 알려져 있다. 원자의 진동수는 전기장, 온도, 중력, 빛, 자기장 등의 다양한 요소로부터 영향을 받기 때문이다. 그래서 이보다 더 정확한 다양한 종류의 원자시계와 기술이 개발됐고, 광격자시계라는 새로운 방식의 초정밀시계까지 등장했다. 하지만 이런 시계들은 ‘표준’과 ‘기준’으로 활용할 수 있지만, 연구, 산업, 기술 분야에서 보유하고 활용하기는 쉽지 않다.

 

그래서 과학기술이나 정밀제어 및 계측 등의 분야에서 사용할 수 있는 원자시계 수준의 정밀한 시계가 필요했고, 다양한 업체들이 이러한 기준을 충족시킬 수 있는 시계를 개발하고 판매하고 있다. 마이크로세미의 MHM-2020 역시 그런 제품으로, 수소 원자의 진동수를 기준으로 시간을 측정하는 시계다. 시계라고 하지만 좀 더 정확하게 말하면, 정확한 시간을 알려주는 장비라는 표현이 더 적당하다.

 

수소 원자는 일초에 1억 4,204만 575번 진동한다. 메이저(Maser)는 전자기파를 증폭하거나 발생시키는 장치로 분자 증폭기라고도 한다. MHM-2020은 수소 기체로부터 원자를 분리하고, 원자가 진동(발진)하는 것을 측정해 시간을 알려준다. 수소 메이저 원자시계는 패시브와 액티브 방식이 있으며, 액티브 방식이 패시브와 비교하면 4배 정도 안정성이 큰 것으로 알려져 있다.

 

정밀한 시간 측정이 필요한 연구소, 천문대, 통신 장비 등에서 MHM-2020와 같은 상용 원자시계가 사용된다. 이를테면 레이저를 이용한 정밀한 거리측정, 천문학에서 천체 움직임과 이동 시간 측정, 통신 및 네트워크 시스템에서 정확한 시간을 동기화할 때 필요하다. 이번에 출시한 MHM-2020은 기존 모델인 MHM-2010과 비교할 때 안정성을 최대 10배까지 개선하고, 수명과 유지 비용을 개선한 것이 특징이라고 마이크로칩테크놀로지는 밝혔다.